本申請(qǐng)涉及集成電路，具體而言，涉及一種基于背面供電的互連結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、芯片制造從最小的元件晶體管開(kāi)始，然后逐步建立越來(lái)越小的線路層，用于連接晶體管和芯片的各個(gè)部分以及對(duì)芯片進(jìn)行供電，因此線路層通常包括位于芯片同一側(cè)的電源線和信號(hào)線。但隨著晶體管越來(lái)越小，密度越來(lái)越高，信號(hào)線和電源線共存的線路層變成了一個(gè)越來(lái)越混亂的網(wǎng)絡(luò)，成為提升芯片整體性能的障礙。

2、為了優(yōu)化線路層的布局結(jié)構(gòu)，提升芯片整體性能，背面供電這一概念被提出，背面供電即尋找將電源線移動(dòng)到芯片背面，從而使芯片正面只專注于信號(hào)互連，這樣便能夠有效緩解因電源線高電阻所帶來(lái)的壓降，提高功率傳輸性能。但目前行業(yè)中的背面供電結(jié)構(gòu)中電阻較高，設(shè)計(jì)兼容性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)的目的在于，針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于背面供電的互連結(jié)構(gòu)及其制備方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)實(shí)施例采用的技術(shù)方案如下：

3、本申請(qǐng)實(shí)施例的一方面，提供一種基于背面供電的互連結(jié)構(gòu)制備方法，方法包括：

4、選擇具有一定厚度的外延層的晶圓襯底(外延層厚度會(huì)影響減薄之后襯底的最終厚度，優(yōu)選2um～6um外延層)。

5、在外延層的正面形成間隔分布的金屬電源軌和器件結(jié)構(gòu)，其中，金屬電源軌包括由外延層的正面延伸至外延層內(nèi)的納米埋入式電源軌以及填充于納米埋入式電源軌中的正面金屬；換言之，帶有一定厚度外延層的硅襯底晶圓(晶圓襯底)，金屬電源軌是在外延層表面及里面形成的，先有硅襯底晶圓，再在硅襯底晶圓表面生長(zhǎng)外延層，再在外延層表面形成器件結(jié)構(gòu)。

6、在外延層的正面形成覆蓋金屬電源軌和器件結(jié)構(gòu)的信號(hào)布線層，其中，信號(hào)布線層分別與金屬電源軌和器件結(jié)構(gòu)金屬連接；

7、在信號(hào)布線層的正面鍵合載片晶圓；

8、至少對(duì)晶圓襯底進(jìn)行減薄，以從背面露出外延層；

9、在外延層的背面形成與納米埋入式電源軌對(duì)應(yīng)連通的背面接觸孔；

10、在背面接觸孔中填充與正面金屬接觸的背面金屬；

11、在外延層的背面形成電源布線層，其中，電源布線層與背面金屬金屬連接。

12、可選地，納米埋入式電源軌為長(zhǎng)條形凹槽、環(huán)形凹槽和圓形凹槽中的任一者。

13、可選地，背面接觸孔的數(shù)量為多個(gè)，多個(gè)背面接觸孔與同一納米埋入式電源軌對(duì)應(yīng)連通。

14、可選地，在外延層的正面形成間隔分布的金屬電源軌和器件結(jié)構(gòu)包括：

15、在外延層的正面形成延伸至外延層內(nèi)的納米埋入式電源軌；

16、在納米埋入式電源軌中填充正面金屬；

17、在外延層的正面形成有位于納米埋入式電源軌旁側(cè)的器件結(jié)構(gòu)。

18、可選地，在外延層的正面形成延伸至外延層內(nèi)的納米埋入式電源軌包括：

19、在外延層的正面形成第一介質(zhì)層；

20、通過(guò)光刻在第一介質(zhì)層上形成露出外延層的第一窗口；

21、利用第一介質(zhì)層作為掩膜層，于第一窗口內(nèi)對(duì)外延層進(jìn)行刻蝕形成納米埋入式電源軌。

22、可選地，在納米埋入式電源軌中填充正面金屬包括：

23、在納米埋入式電源軌的底壁和側(cè)壁形成第一隔離緩沖層；

24、在第一隔離緩沖層表面形成第一金屬阻障層；

25、在第一金屬阻障層表面形成位于納米埋入式電源軌中的正面金屬。

26、可選地，在外延層的正面形成有位于納米埋入式電源軌旁側(cè)的器件結(jié)構(gòu)包括：

27、在第一介質(zhì)層的正面沉積覆蓋正面金屬的第一絕緣層；

28、依次刻蝕第一絕緣層和第一介質(zhì)層，形成露出外延層的第二窗口，其中，第二窗口位于納米埋入式電源軌的旁側(cè)；

29、在第二窗口內(nèi)的外延層上形成器件結(jié)構(gòu)。

30、可選地，至少對(duì)晶圓襯底進(jìn)行減薄，以從背面露出外延層包括：

31、從晶圓襯底的背面對(duì)晶圓襯底進(jìn)行粗減薄形成減薄晶圓；

32、精減薄減薄晶圓后，繼續(xù)對(duì)外延層進(jìn)行預(yù)設(shè)深度的精減薄，以使納米埋入式電源軌中的第一隔離緩沖層于外延層的背面露出。

33、可選地，在外延層的背面形成與納米埋入式電源軌對(duì)應(yīng)連通的背面接觸孔包括：

34、在外延層的背面形成復(fù)合介質(zhì)層；

35、在復(fù)合介質(zhì)層的背面刻蝕形成第一接觸孔，第一接觸孔終止于復(fù)合介質(zhì)層中的中間層；

36、由復(fù)合介質(zhì)層的背面進(jìn)行刻蝕，以在復(fù)合介質(zhì)層中形成與第一接觸孔交疊的布線溝槽；

37、于第一接觸孔內(nèi)依次對(duì)復(fù)合介質(zhì)層以及第一隔離緩沖層進(jìn)行刻蝕以在復(fù)合介質(zhì)層和第一隔離緩沖層中形成第二接觸孔，其中，正面金屬于第二接觸孔內(nèi)露出，且第一接觸孔和第二接觸孔作為背面接觸孔。

38、可選地，在背面接觸孔中填充與正面金屬接觸的背面金屬包括：

39、在布線溝槽和背面接觸孔內(nèi)通過(guò)大馬士革工藝形成第二金屬阻障層以及背面金屬。

40、本申請(qǐng)實(shí)施例的另一方面，提供一種基于背面供電的互連結(jié)構(gòu)，采用上述任一種的基于背面供電的互連結(jié)構(gòu)制備方法制備。

41、本申請(qǐng)的有益效果包括：

42、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于背面供電的互連結(jié)構(gòu)及其制備方法，通過(guò)利用金屬化的納米埋入式電源軌對(duì)金屬化的背面接觸孔實(shí)現(xiàn)在外延層背面形成電源布線層，即實(shí)現(xiàn)背面供電，這樣不僅能夠有效緩解傳統(tǒng)電源線和信號(hào)線同側(cè)布置所導(dǎo)致的高壓降，提高功率傳輸性能，減少布線的擁塞，而且更重要的是能夠利用金屬化的納米埋入式電源軌進(jìn)一步的降低電阻，提高設(shè)計(jì)兼容性。

技術(shù)特征：

1.一種基于背面供電的互連結(jié)構(gòu)制備方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述納米埋入式電源軌為長(zhǎng)條形凹槽、環(huán)形凹槽和圓形凹槽中的任一者。

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述背面接觸孔的數(shù)量為多個(gè)，多個(gè)所述背面接觸孔中，至少兩個(gè)所述背面接觸孔與同一所述納米埋入式電源軌對(duì)應(yīng)連通。

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述外延層的正面形成間隔分布的金屬電源軌和器件結(jié)構(gòu)包括：

5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述在所述外延層的正面形成延伸至所述外延層內(nèi)的納米埋入式電源軌包括：

6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述在所述納米埋入式電源軌中填充正面金屬包括：

7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在所述外延層的正面形成有位于所述納米埋入式電源軌旁側(cè)的器件結(jié)構(gòu)包括：

8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述至少對(duì)所述晶圓襯底進(jìn)行減薄，以從背面露出所述外延層包括：

9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述在所述外延層的背面形成與所述納米埋入式電源軌對(duì)應(yīng)連通的背面接觸孔包括：

10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述在所述背面接觸孔中填充與所述正面金屬接觸的背面金屬包括：

11.一種基于背面供電的互連結(jié)構(gòu)，其特征在于，采用如權(quán)利要求1至10任一項(xiàng)所述的基于背面供電的互連結(jié)構(gòu)制備方法制備。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N基于背面供電的互連結(jié)構(gòu)及其制備方法，涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，通過(guò)利用金屬化的納米埋入式電源軌對(duì)金屬化的背面接觸孔實(shí)現(xiàn)在外延層背面形成電源布線層，即實(shí)現(xiàn)背面供電，這樣不僅能夠有效緩解傳統(tǒng)電源線和信號(hào)線同側(cè)布置所導(dǎo)致的高壓降，提高功率傳輸性能，減少布線的擁塞，而且更重要的是能夠利用金屬化的納米埋入式電源軌進(jìn)一步的降低電阻，提高設(shè)計(jì)兼容性。

技術(shù)研發(fā)人員：劉淑娟,任小寧,陳珍,江仲開(kāi),王錦馳
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖北星辰技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19